JPH07319372A - Production of hologram - Google Patents

Production of hologram

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JPH07319372A
JPH07319372A JP10569494A JP10569494A JPH07319372A JP H07319372 A JPH07319372 A JP H07319372A JP 10569494 A JP10569494 A JP 10569494A JP 10569494 A JP10569494 A JP 10569494A JP H07319372 A JPH07319372 A JP H07319372A
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hologram
photosensitive material
phase
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laser beam
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捷夫 本田
Katsuyuki Okada
勝行 岡田
Toshitaka Toda
敏貴 戸田
Fujiro Iwata
藤郎 岩田
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Abstract

PURPOSE:To easily produce a hologram for reconstructing an arbitrary wave front with high accuracy in a short time by decreasing the calculation quantity on a computer. CONSTITUTION:The distribution of a phase and/or amplitude on the hologram surface for forming the desired reconstruction waveform is first calculated by the computer at the time of producing the hologram for reconstructing the arbitrary wave front. Next, the distribution of the phase and/or amplitude calculated by the computer is applied to a laser beam 1B by a space optical modulation element 3 and thereafter, the magnification of the direction orthogonal with the incident direction of the laser beam 1B in the phase and/or amplitude distribution of the laser beam 1B is reduced and the laser beam is made incident as object light on the photosensitive material 2 for hologram recording by an optical system. The object light and the reference light 1A having a coherent property are made incident on the photosensitive material 2. The desired hologram is thus produced by interference of both.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、任意の波面を再生する
ためのホログラムを作製する方法に係り、特にコンピュ
ータ上での計算量を少なくして、短時間に高精度なホロ
グラムを簡便に作製できるようにしたホログラムの作製
方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a hologram for reproducing an arbitrary wave front, and particularly, it is possible to easily produce a highly accurate hologram in a short time by reducing the amount of calculation on a computer. The present invention relates to a method for producing a hologram that is made possible.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、ホログラムは、任意の波面を再
生する目的には優れた媒体である。しかしながら、通常
のレーザー光の干渉を用いて撮影して得られるホログラ
ムは、実際に被写体等を必要とするため、被写体や得ら
れたホログラムには、自ら限定/限界がある。
Holograms are generally good media for the purpose of reproducing arbitrary wavefronts. However, a hologram obtained by photographing using normal laser light interference actually requires a subject and the like, and thus the subject and the obtained hologram have their own limitations / limitations.

【0003】一方、CGH(Computer Generated Holog
ram )は、実際にレーザー光等で干渉的に作製すること
が不可能なホログラムも作製することができる技術であ
る。すなわち、コンピュータにより、所望の波面を再生
するためのホログラム面上での複素振幅分布を計算し、
これを物理的に実現するようなものを作製すれば、CG
Hが完成する。
On the other hand, CGH (Computer Generated Holog)
ram) is a technology that can also produce holograms that cannot be produced by laser light or other interference methods. That is, the computer calculates the complex amplitude distribution on the hologram surface for reproducing the desired wavefront,
If you make something that physically realizes this, CG
H is completed.

【0004】ところで、このようなCGHを作製するた
めの方法としては、従来から、計算されたパターンをX
−Yプロッター等により描画し、写真縮小等して適切な
大きさにする方法、あるいは高解像度を有する装置を用
いて、パターンを直接描画する方法等がある。
By the way, as a method for producing such a CGH, conventionally, a calculated pattern is X-rayed.
There are a method of drawing with a Y plotter or the like and reducing the size of the picture to obtain an appropriate size, or a method of directly drawing a pattern using a device having high resolution.

【0005】しかしながら、これらの方法では、いずれ
もコンピュータでの計算量が膨大であり、したがって長
時間の処理を要し、取り扱うデータ量も膨大でとなる。
また、作製する際にも、膨大なデータを描画等しなけれ
ばならないため、これにも長時間の処理が必要であり、
特に比較的大きいサイズのCGHを作製することは不可
能である。
However, in all of these methods, the amount of calculation in the computer is enormous, and therefore, the processing for a long time is required and the amount of data to be handled is enormous.
In addition, since it is necessary to draw a huge amount of data when manufacturing, it also requires a long processing time.
In particular, it is impossible to produce CGH having a relatively large size.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
任意の波面を再生するためのホログラムの作製方法にお
いては、コンピュータ上での計算量が非常に膨大であ
り、また作製に長時間を要することから、ホログラムを
短時間で作製することが困難であるという問題があっ
た。
As described above, in the conventional method for producing a hologram for reproducing an arbitrary wavefront, the amount of calculation on the computer is extremely large, and it takes a long time to produce the hologram. Therefore, there is a problem that it is difficult to produce a hologram in a short time.

【0007】本発明の目的は、コンピュータ上での計算
量を少なくし、短時間に高精度な任意の波面を再生する
ためのホログラムを簡便に作製することが可能なホログ
ラムの作製方法を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a hologram production method capable of easily producing a hologram for reproducing a highly accurate arbitrary wavefront in a short time while reducing the amount of calculation on a computer. Especially.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明では、任意の波面を再生するためのホログラ
ムを作製するに際して、まず、コンピュータにより、所
望の再生波面を形成するためのホログラム面上での位相
および/または振幅の分布を計算し、次に、空間光変調
素子により、コンピュータで計算された位相および/ま
たは振幅の分布をレーザー光に与え、しかる後に、光学
系により、レーザー光の位相および/または振幅分布に
おけるレーザー光の入射方向と直交する方向の倍率を縮
小して物体光としてホログラム記録用の感光材料に入射
させ、当該感光材料に物体光と可干渉性のある参照光を
入射して両者の干渉により所望のホログラムを作製する
ようにしている。
In order to achieve the above object, in the present invention, in producing a hologram for reproducing an arbitrary wavefront, a hologram for forming a desired reproduced wavefront by a computer is first prepared. The phase and / or amplitude distribution on the surface is calculated, and then the spatial light modulator gives the computer-calculated phase and / or amplitude distribution to the laser light, and then the optical system A reference having a coherence with the object light on the photosensitive material for hologram recording by reducing the magnification in the direction orthogonal to the incident direction of the laser light in the phase and / or amplitude distribution of the light to make it enter the photosensitive material for hologram recording. A desired hologram is produced by the incidence of light and the interference between the two.

【0009】ここで、特に上記レーザー光の位相および
/または振幅分布を縮小する光学系としては、テレセン
トリック系を用いるようにしている。また、上記テレセ
ントリック系としては、空間光変調素子と感光材料との
間に配置された2つのレンズで構成し、空間光変調素子
側に配置されたレンズの像焦点位置に、例えばピンホー
ルのような空間フィルターを配置するようにしている。
Here, in particular, a telecentric system is used as an optical system for reducing the phase and / or amplitude distribution of the laser light. The telecentric system is composed of two lenses arranged between the spatial light modulation element and the photosensitive material, and the lens arranged on the spatial light modulation element side has an image focal position such as a pinhole. I am trying to arrange various spatial filters.

【0010】さらに、上記テレセントリック系として
は、空間光変調素子と感光材料との間に配置された2つ
のレンズで構成し、参照光を、感光材料側に配置された
レンズを介して感光材料に入射させるようにしている。
Further, the above-mentioned telecentric system is composed of two lenses arranged between the spatial light modulator and the photosensitive material, and the reference light is transmitted to the photosensitive material via the lens arranged on the photosensitive material side. I am trying to make it incident.

【0011】また、上記感光材料を、感光材料面内で移
動させるようにしている。さらに、上記空間光変調素子
としては、液晶表示デバイスを用いるようにしている。
Further, the photosensitive material is moved within the surface of the photosensitive material. Further, a liquid crystal display device is used as the spatial light modulator.

【0012】[0012]

【作用】従って、本発明のホログラムの作製方法におい
ては、空間光変調素子によって位相および/または振幅
が変調されたレーザー光を、テレセントリック系等の光
学系(レンズ系)により縮小して感光材料上に入射し、
また同時に、斜めから入射する参照レーザー光と干渉さ
せることによって干渉縞を形成することにより、コンピ
ュータ上での計算において搬送波を除外できるため、サ
ンプル点数が少なくてよく計算量が極めて少なく、短時
間に計算を行なうことが可能で、かつデータ量も少なく
することができる。
Therefore, in the method for producing a hologram of the present invention, the laser light whose phase and / or amplitude is modulated by the spatial light modulator is reduced by an optical system (lens system) such as a telecentric system to be formed on the photosensitive material. Incident on
At the same time, by forming interference fringes by interfering with the reference laser beam that is obliquely incident, the carrier wave can be excluded in the calculation on the computer, so the number of sample points can be small, the calculation amount is extremely small, and it can be done in a short time. Calculations can be performed and the amount of data can be reduced.

【0013】また、レーザー光による露光プロセスにお
いて、粗い解像度の空間光変調素子を用いても十分細か
いホログラムが作製可能であり、かつデータ量が少な
く、1回の露光である程度の大きさのホログラムが作製
できるため、短時間に高精度なホログラムを簡便に作製
することができる。
Further, in the exposure process using the laser beam, a sufficiently fine hologram can be produced even if a spatial light modulator having a coarse resolution is used, and the amount of data is small, and a hologram of a certain size can be obtained by one exposure. Since it can be produced, a highly accurate hologram can be easily produced in a short time.

【0014】この場合、搬送波は、作製されたホログラ
ムによって再生される再生波面と、再生するために入射
した照明光との分離のために必要である。そして、一般
的に、搬送波は、再生波面を形成する位相および/また
は振幅分布よりも高空間周波数であり、したがって搬送
波は、ホログラムにおいて膨大なデータ量と高解像度を
必要とする。レーザー光による干渉を用いる本発明にお
いて、搬送波は、参照光の入射角度に依存する、感光材
料上での位相分布に置き換えられる。
In this case, the carrier wave is necessary for separating the reproduction wavefront reproduced by the produced hologram and the illumination light incident for reproduction. And, in general, the carrier wave has a higher spatial frequency than the phase and / or amplitude distribution forming the reproduced wavefront, and thus the carrier wave requires a huge amount of data and high resolution in the hologram. In the present invention using interference by laser light, the carrier wave is replaced with a phase distribution on the photosensitive material, which depends on the incident angle of the reference light.

【0015】よって、本発明では、比較的粗い解像度で
済む再生波面だけの位相および/または振幅分布だけ処
理すればよいため、データ量が少なく、計算も短時間で
あり、しかも比較的粗い解像度の空間変調素子を用いて
も、十分に細かい干渉縞から成るホログラムを作製する
ことができる。
Therefore, according to the present invention, since it is necessary to process only the phase and / or amplitude distribution of only the reproduced wavefront that requires a relatively coarse resolution, the amount of data is small, the calculation time is short, and the resolution is relatively coarse. Even if the spatial modulation element is used, it is possible to produce a hologram having sufficiently fine interference fringes.

【0016】一方、空間光変調素子と感光材料との間に
配置された2つのレンズのうちの空間光変調素子側に配
置されたレンズの像焦点位置に、例えばピンホールのよ
うな空間フィルターを配置して、空間光変調素子に液晶
表示デバイス等を用いた際の、空間光変調素子のセル構
造や、散乱特性等に起因する不必要な光の成分をしゃ断
することにより、ノイズの少ない、すなわちSN比が高
い、高精度で、高回折効率のホログラムを作製すること
ができる。
On the other hand, of the two lenses arranged between the spatial light modulator and the photosensitive material, a spatial filter such as a pinhole is provided at the image focal position of the lens arranged on the spatial light modulator side. Arranged, when using a liquid crystal display device or the like in the spatial light modulator, by blocking unnecessary light components due to the cell structure of the spatial light modulator, scattering characteristics, etc., less noise, That is, it is possible to manufacture a hologram having a high SN ratio, high accuracy, and high diffraction efficiency.

【0017】また、空間光変調素子と感光材料との間に
配置された2つのレンズのうちの感光材料側に配置され
たレンズを通して参照光を入射することにより、焦点距
離の短いレンズも使用可能となる等、装置のレンズ系等
に対する選択の範囲が増え、装置の小型化にも対応する
ことができる。
A lens having a short focal length can be used by injecting the reference light through a lens arranged on the side of the photosensitive material out of the two lenses arranged between the spatial light modulator and the photosensitive material. As a result, the range of selection for the lens system of the device is increased, and the device can be downsized.

【0018】さらに、感光材料をX−Yステージ等のス
テージ上に載置し、このステージを制御して感光材料面
内で移動させることにより、感光材料上の露光位置を適
宜変えながら露光することが可能となるため、比較的大
きいサイズのホログラムを作製することも容易となる。
Further, the photosensitive material is placed on a stage such as an XY stage, and the stage is controlled to move in the plane of the photosensitive material to perform exposure while appropriately changing the exposure position on the photosensitive material. Therefore, it becomes easy to manufacture a hologram having a relatively large size.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。 (第1の実施例)図1は、本発明の第1の実施例による
ホログラムの作製方法を実現するためのCGH作成装置
の構成例を示す概要図である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a CGH producing apparatus for realizing a hologram producing method according to a first embodiment of the present invention.

【0020】本実施例では、以下のような方法によって
ホログラムを作製する。すなわち、図1に示すように、
まず、図示しないコンピュータにより、所望の再生波面
を形成するためのホログラム面上での位相および/また
は振幅の分布を計算する。
In this embodiment, a hologram is produced by the following method. That is, as shown in FIG.
First, a computer (not shown) calculates the distribution of phase and / or amplitude on the hologram surface for forming a desired reproduction wavefront.

【0021】次に、図示しないレーザー光源から発した
レーザー光を2つに分け、そのうちの一方のレーザー光
1Aを、参照光としてホログラム記録用の感光材料2に
入射させる。
Next, the laser beam emitted from a laser light source (not shown) is divided into two, and one of the laser beams 1A is made incident on the photosensitive material 2 for hologram recording as a reference beam.

【0022】また、もう一方のレーザー光1Bを液晶表
示デバイス等の空間光変調素子3に入射させ、この空間
光変調素子3により、レーザー光1Bに対して位相およ
び/または振幅の変調を行なう。
Further, the other laser beam 1B is made incident on a spatial light modulator 3 such as a liquid crystal display device, and the spatial light modulator 3 modulates the phase and / or the amplitude of the laser beam 1B.

【0023】この時、空間光変調素子3では、コンピュ
ータによって計算された所望の再生波面を形成するため
の位相および/または振幅の変調を行なうようにし、こ
の再生波面には搬送波に関する考慮は全く含まない。
At this time, the spatial light modulator 3 is adapted to perform phase and / or amplitude modulation for forming a desired reproduced wavefront calculated by a computer, and this reproduced wavefront does not include any consideration regarding the carrier. Absent.

【0024】しかる後に、光学系4により、レーザー光
1Bの位相および/または振幅分布におけるレーザー光
1Bの入射方向と直交する方向の倍率を縮小して、物体
光として上記感光材料2上のレーザー光1Aと同じ位置
に入射させる。
After that, the optical system 4 reduces the magnification of the phase and / or amplitude distribution of the laser beam 1B in the direction orthogonal to the incident direction of the laser beam 1B, so that the laser beam on the photosensitive material 2 is used as object light. It is incident on the same position as 1A.

【0025】ここで、レーザー光1Bの位相および/ま
たは振幅分布を縮小する光学系4としては、例えばテレ
セントリック系を用いることができ、このテレセントリ
ック系としては、空間光変調素子3と感光材料2との間
に配置された2つのレンズ41,42で構成している。
Here, as the optical system 4 for reducing the phase and / or amplitude distribution of the laser beam 1B, for example, a telecentric system can be used. As the telecentric system, the spatial light modulator 3 and the photosensitive material 2 are used. It is composed of two lenses 41 and 42 arranged between the two.

【0026】これにより、感光材料2に、物体光(レー
ザー光1B)と可干渉性のある参照光(レーザー光1
A)を入射して、両者の干渉によって所望のホログラム
を作製、すなわち所望の再生波面(レーザー光1B)と
参照光(レーザー光1A)によって付与される搬送波と
の干渉縞を、感光材料2上にホログラムとして記録す
る。
As a result, the photosensitive material 2 has a reference light (laser light 1B) which is coherent with the object light (laser light 1B).
A) is incident on the photosensitive material 2 to produce a desired hologram by the interference between the two, that is, an interference fringe of a desired reproduction wavefront (laser light 1B) and a carrier wave provided by the reference light (laser light 1A). To record as a hologram.

【0027】そして、このようにして記録されたホログ
ラムは、必要に応じて、現像等の処理を行なった後に、
適切な照明光を入射させることによって、所望の再生波
面を得ることができる。
The hologram recorded in this manner is subjected to processing such as development, if necessary, and then
A desired reproduction wavefront can be obtained by entering appropriate illumination light.

【0028】本実施例における再生波面としては、任意
の波面を適用することができ、例えば実在しない、もし
くは実在しても通常の方法では得ることのできない3次
元物体の表示や、光学素子等の実現が容易に可能とな
る。
As the reproduced wavefront in this embodiment, any wavefront can be applied. For example, the display of a three-dimensional object that does not actually exist, or even if it actually exists, it cannot be obtained by a normal method, an optical element, etc. Realized easily.

【0029】なお、図1では、物体光(レーザー光1
B)、参照光(レーザー光1A)の光線束のふるまいを
実線で、空間光変調素子面のレンズ系による結像関係を
点線で、光の波面を破線でそれぞれ示している。
In FIG. 1, the object light (laser light 1
B), the behavior of the light flux of the reference light (laser light 1A) is shown by a solid line, the imaging relationship of the surface of the spatial light modulator by the lens system is shown by a dotted line, and the wavefront of the light is shown by a broken line.

【0030】次に、以上のような本実施例によるホログ
ラムの作製方法においては、空間光変調素子3によって
位相および/または振幅が変調されたレーザー光1B
を、テレセントリック系等の光学系(レンズ系)4によ
り縮小して感光材料2上に入射し、また同時に、斜めか
ら入射する参照レーザー光1Aと干渉させることによっ
て干渉縞を形成することにより、コンピュータ上での計
算において搬送波を除外できるため、サンプル点数が少
なくてよく計算量が極めて少なく、短時間に計算を行な
うことが可能で、かつデータ量も少なくすることができ
る。
Next, in the hologram manufacturing method according to the present embodiment as described above, the laser light 1B whose phase and / or amplitude is modulated by the spatial light modulator 3 is used.
Is reduced by an optical system (lens system) 4 such as a telecentric system and is incident on the photosensitive material 2, and at the same time, interference is generated with a reference laser beam 1A that is obliquely incident, thereby forming an interference fringe. Since the carrier wave can be excluded in the above calculation, the number of sample points is small, the calculation amount is extremely small, the calculation can be performed in a short time, and the data amount can be reduced.

【0031】この場合、搬送波は、作製されたホログラ
ムによって再生される再生波面と、再生するために入射
した照明光との分離のために必要である。そして、一般
的に、搬送波は、再生波面を形成する位相および/また
は振幅分布よりも高空間周波数であり、したがって搬送
波は、ホログラムにおいて膨大なデータ量と高解像度を
必要とする。レーザー光による干渉を用いる本実施例に
おいて、搬送波は、参照光の入射角度に依存する、感光
材料上での位相分布に置き換えられる。
In this case, the carrier wave is necessary for separating the reproduction wavefront reproduced by the produced hologram from the illumination light incident for reproduction. And, in general, the carrier wave has a higher spatial frequency than the phase and / or amplitude distribution forming the reproduced wavefront, and thus the carrier wave requires a huge amount of data and high resolution in the hologram. In this embodiment using interference by laser light, the carrier wave is replaced with a phase distribution on the photosensitive material, which depends on the incident angle of the reference light.

【0032】例えば、参照光の感光材料2面への入射角
をθrとすると、搬送波のピッチ(=周波数の逆数)d
は、次のような式で表わされる。 d=(sin θr)-1・λ ここで、λはホログラム記録時のレーザー光の波長であ
る。
For example, when the incident angle of the reference light on the surface of the photosensitive material 2 is θr, the carrier wave pitch (= reciprocal of frequency) d
Is expressed by the following equation. d = (sin θr) −1 · λ where λ is the wavelength of the laser beam during hologram recording.

【0033】一方、レーザー光による露光プロセスにお
いて、粗い解像度の空間光変調素子3を用いても十分細
かい干渉縞から成るホログラムが作製可能であり、かつ
データ量が少なく、1回の露光である程度の大きさのホ
ログラムが作製できるため、短時間に高精度なホログラ
ムを簡便に作製することができる。
On the other hand, in the exposure process using a laser beam, a hologram consisting of sufficiently fine interference fringes can be produced even if the spatial light modulator 3 having a coarse resolution is used, and the amount of data is small, so that exposure can be performed to a certain extent. Since a hologram having a size can be produced, a highly accurate hologram can be easily produced in a short time.

【0034】以上により、本実施例では、比較的粗い解
像度で済む再生波面だけの位相および/または振幅分布
だけ処理すればよいため、データ量が少なく、計算も短
時間であり、しかも比較的粗い解像度の空間変調素子を
用いても、十分に細かい干渉縞から成るホログラムを作
製することができる。
As described above, in the present embodiment, since only the phase and / or amplitude distribution of only the reproduced wavefront that requires a relatively coarse resolution need be processed, the amount of data is small, the calculation time is short, and the relatively coarse. Even if a spatial modulation element having a resolution is used, a hologram having sufficiently fine interference fringes can be produced.

【0035】なお、図2は、本実施例により作成された
ホログラムの再生の様子を示す概要図である。上述した
ように、本実施例では、ホログラムを作製するに際し
て、まず、コンピュータにより、所望の再生波面を形成
するためのホログラム面上での位相および/または振幅
の分布を計算し、次に、空間光変調素子3により、コン
ピュータで計算された位相および/または振幅の分布を
物体光となるレーザー光1Bに与え、しかる後に、空間
光変調素子3と感光材料2との間に配置された2つのレ
ンズ41,42で構成される光学系であるテレセントリ
ック系により、レーザー光1Bの位相および/または振
幅分布におけるレーザー光1Bの入射方向と直交する方
向の倍率を縮小して物体光としてホログラム記録用の感
光材料2に入射させ、この感光材料2に物体光(レーザ
ー光1B)と可干渉性のある参照光(レーザー光1A)
を入射して両者の干渉により所望のホログラムを作製す
るようにしたものである。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the reproduction of the hologram created according to this embodiment. As described above, in the present embodiment, when producing a hologram, the computer first calculates the distribution of the phase and / or the amplitude on the hologram surface for forming the desired reproduced wavefront, and then the space is calculated. The light modulation element 3 gives the distribution of the phase and / or the amplitude calculated by the computer to the laser light 1B as the object light, and thereafter, the two laser light arranged between the spatial light modulation element 3 and the photosensitive material 2 are provided. A telecentric system, which is an optical system composed of the lenses 41 and 42, reduces the magnification in the direction orthogonal to the incident direction of the laser beam 1B in the phase and / or amplitude distribution of the laser beam 1B and reduces the magnification as object light for hologram recording. Reference light (laser light 1A) which is made incident on the photosensitive material 2 and has coherence with the object light (laser light 1B).
And a desired hologram is produced by the interference between the two.

【0036】従って、コンピュータ上での計算において
搬送波を除外できるため、サンプル点数が少なくてよく
計算量が極めて少なく、短時間に計算を行なうことがで
き、かつデータ量も少なくすることが可能となる。
Therefore, since the carrier wave can be excluded from the calculation on the computer, the number of sample points is small, the calculation amount is extremely small, the calculation can be performed in a short time, and the data amount can be reduced. .

【0037】また、レーザー光による露光プロセスにお
いて、粗い解像度の空間光変調素子3を用いても十分細
かい干渉縞から成るホログラムが作製可能であり、かつ
データ量が少なく、1回の露光である程度の大きさのホ
ログラムが作製できるため、短時間に高精度なホログラ
ムを簡便に作製することが可能となる。
Further, in the exposure process using the laser beam, a hologram composed of sufficiently fine interference fringes can be produced even if the spatial light modulator 3 having a coarse resolution is used, and the amount of data is small, so that the exposure can be performed to a certain extent by one exposure. Since a hologram having a size can be produced, a highly accurate hologram can be easily produced in a short time.

【0038】以上により、比較的粗い解像度で済む再生
波面だけの位相および/または振幅分布だけ処理すれば
よいため、データ量が少なく、計算も短時間であり、し
かも比較的粗い解像度の空間変調素子3を用いても、十
分に細かいホログラムを作製することができる。
As described above, since it is necessary to process only the phase and / or amplitude distribution of only the reproduced wavefront that requires a relatively coarse resolution, the amount of data is small, the calculation time is short, and the spatial modulator having a relatively coarse resolution is used. Even if 3 is used, a sufficiently fine hologram can be produced.

【0039】(第2の実施例)図3は、本発明の第2の
実施例によるホログラムの作製方法を実現するためのC
GH作成装置の構成例を示す概要図であり、図1と同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows a C for realizing a hologram manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a GH creation device, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0040】すなわち、本実施例では、図3に示すよう
に、図1におけるテレセントリック系を構成する、空間
光変調素子3と感光材料2との間に配置された2つのレ
ンズ41,42のうち、空間光変調素子3側に配置され
たレンズ41の像焦点位置に空間フィルター5を配置し
て、ホログラムを作製するようにしている。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 3, of the two lenses 41 and 42 arranged between the spatial light modulator 3 and the photosensitive material 2 which constitute the telecentric system in FIG. The spatial filter 5 is arranged at the image focus position of the lens 41 arranged on the side of the spatial light modulator 3 so that a hologram is produced.

【0041】以上のような本実施例によるホログラムの
作製方法においては、レンズ41の像焦点位置に空間フ
ィルター5を配置することによって、空間光変調素子3
に液晶表示デバイス等を用いた際の、空間光変調素子3
のセル構造や、散乱特性等に起因する不必要な光の成分
をしゃ断することにより、ノイズの少ない、すなわちS
N比が高い、高精度で、高回折効率のホログラムを作製
することができる。
In the hologram manufacturing method according to the present embodiment as described above, the spatial light modulator 3 is provided by disposing the spatial filter 5 at the image focus position of the lens 41.
Spatial light modulator 3 when a liquid crystal display device or the like is used for
By cutting off unnecessary light components due to the cell structure and scattering characteristics of the
It is possible to manufacture a hologram having a high N ratio, high accuracy, and high diffraction efficiency.

【0042】上述したように、本実施例によるホログラ
ムの作製方法においては、前述した第1の実施例の場合
と同様の効果が得られることは勿論のこと、これに加え
て、不必要な光の成分をしゃ断することができるため、
ノイズの少ない、すなわちSN比が高い、高精度で、高
回折効率のホログラムを作製することが可能となる。
As described above, in the hologram manufacturing method according to this embodiment, the same effects as in the case of the first embodiment described above can be obtained, and in addition to this, unnecessary light can be obtained. Since it is possible to cut off the ingredients of
It is possible to manufacture a hologram with little noise, that is, a high SN ratio, with high accuracy and high diffraction efficiency.

【0043】(第3の実施例)図4は、本発明の第3の
実施例によるホログラムの作製方法を実現するためのC
GH作成装置の構成例を示す概要図であり、図1と同一
部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは
異なる部分についてのみ述べる。
(Third Embodiment) FIG. 4 shows C for realizing a method for producing a hologram according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of a GH creation device, the same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Only different parts will be described here.

【0044】すなわち、本実施例では、図4に示すよう
に、図1におけるテレセントリック系を構成する、空間
光変調素子3と感光材料2との間に配置された2つのレ
ンズ41,42のうち、感光材料2側に配置されたレン
ズ42を介して、参照光(レーザー光1A)を感光材料
2に入射して、ホログラムを作製するようにしている。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, of the two lenses 41 and 42 arranged between the spatial light modulator 3 and the photosensitive material 2 which constitute the telecentric system in FIG. The reference light (laser light 1A) is incident on the photosensitive material 2 through the lens 42 arranged on the photosensitive material 2 side to form a hologram.

【0045】以上のような本実施例によるホログラムの
作製方法においては、レンズ系と感光材料2との距離を
近接させることも可能となる等、配置の自由度が増し、
装置のレンズ系等に対する選択の範囲が増え、装置の小
型化にも対応することができる。
In the method for producing a hologram according to the present embodiment as described above, the degree of freedom in arrangement is increased, for example, the distance between the lens system and the photosensitive material 2 can be reduced.
The range of selection for the lens system of the device is increased, and the device can be downsized.

【0046】上述したように、本実施例によるホログラ
ムの作製方法においては、前述した第1の実施例の場合
と同様の効果が得られることは勿論のこと、これに加え
て、空間光変調素子3と感光材料2との間に配置された
2つのレンズ41,42のうち、感光材料2側に配置さ
れたレンズ42を通して、参照光(レーザー光1A)を
感光材料2に入射しているので、装置のレンズ系等に対
する選択の範囲が増え、装置の小型化にも対応すること
が可能となる。
As described above, in the hologram manufacturing method according to the present embodiment, the same effects as in the case of the first embodiment described above can be obtained, and in addition to this, the spatial light modulator is also provided. Since the reference light (laser light 1A) is incident on the photosensitive material 2 through the lens 42 arranged on the photosensitive material 2 side among the two lenses 41 and 42 arranged between the photosensitive material 2 and the photosensitive material 2, As a result, the range of selection for the lens system of the device is increased, and the device can be downsized.

【0047】また、感光材料2側に配置されたレンズ4
2の焦点距離が短い場合でも、参照光(レーザー光1
A)を感光材料2に所望の角度で入射させることが可能
となる。
Further, the lens 4 arranged on the side of the photosensitive material 2
Even if the focal length of 2 is short, the reference light (laser light 1
It is possible to make A) incident on the photosensitive material 2 at a desired angle.

【0048】これにより、縮小倍率が高い場合にも、容
易に対応することが可能となる。また、光学系4の自由
度を高めることが可能となる。尚、本発明は上記各実施
例に限定されるものではなく、次のようにしても同様に
実施できるものである。
As a result, even when the reduction ratio is high, it is possible to easily deal with it. In addition, the degree of freedom of the optical system 4 can be increased. The present invention is not limited to the above embodiments, but can be implemented in the same manner as described below.

【0049】上記各実施例において、感光材料2をX−
Yステージ等のステージ上に載置し、このステージを制
御して感光材料2面内で移動させることにより、感光材
料2上の露光位置を適宜変えながら露光することができ
るため、比較的大きいサイズのホログラムを作製するこ
とも極めて容易になる。
In each of the above embodiments, the photosensitive material 2 was replaced with X-.
It is possible to perform exposure while appropriately changing the exposure position on the photosensitive material 2 by placing it on a stage such as a Y stage, and controlling this stage to move it within the surface of the photosensitive material 2. It is also extremely easy to produce the hologram.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、任
意の波面を再生するためのホログラムを作製するに際し
て、まず、コンピュータにより、所望の再生波面を形成
するためのホログラム面上での位相および/または振幅
の分布を計算し、次に、空間光変調素子により、コンピ
ュータで計算された位相および/または振幅の分布をレ
ーザー光に与え、しかる後に、光学系により、レーザー
光の位相および/または振幅分布におけるレーザー光の
入射方向と直交する方向の倍率を縮小して物体光として
ホログラム記録用の感光材料に入射させ、当該感光材料
に物体光と可干渉性のある参照光を入射して両者の干渉
により所望のホログラムを作製するようにしたので、コ
ンピュータ上での計算量を少なくし、短時間に高精度な
任意の波面を再生するためのホログラムを簡便に作製す
ることが可能なホログラムの作製方法が提供できる。
As described above, according to the present invention, when a hologram for reproducing an arbitrary wavefront is produced, first, a phase on the hologram surface for forming a desired reproduced wavefront is calculated by a computer. And / or an amplitude distribution is calculated, and then the spatial light modulator imparts a computer-calculated phase and / or amplitude distribution to the laser light, after which the optical system causes the phase and / or amplitude of the laser light to be calculated. Alternatively, the magnification in the direction orthogonal to the incident direction of the laser light in the amplitude distribution is reduced and made to enter the photosensitive material for hologram recording as the object light, and the reference light having coherence with the object light is made to enter the photosensitive material. Since the desired hologram is created by the interference between the two, the amount of calculation on the computer is reduced, and a highly accurate arbitrary wavefront is reproduced in a short time. Hologram manufacturing method capable of easily producing a hologram of the order can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例によるホログラムの作製
方法を実現するためのCGH作成装置の構成例を示す概
要図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a CGH creating device for realizing a hologram manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同実施例により作成されたホログラムの再生の
様子を示す概要図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing how a hologram created in the same example is reproduced.

【図3】本発明の第2の実施例によるホログラムの作製
方法を実現するためのCGH作成装置の構成例を示す概
要図。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of a CGH creating device for realizing a hologram manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3の実施例によるホログラムの作製
方法を実現するためのCGH作成装置の構成例を示す概
要図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a CGH creating device for realizing a hologram manufacturing method according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A…レーザー光(参照光)、1B…レーザー光(物体
光)、2…ホログラム記録用の感光材料、3…空間光変
調素子、4…光学系、41,42…レンズ、5…空間フ
ィルター。
1A ... Laser light (reference light), 1B ... Laser light (object light), 2 ... Photosensitive material for hologram recording, 3 ... Spatial light modulator, 4 ... Optical system, 41, 42 ... Lens, 5 ... Spatial filter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 勝行 千葉県千葉市稲毛区小仲台5−6−4− 303 (72)発明者 戸田 敏貴 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 岩田 藤郎 東京都台東区台東一丁目5番1号 凸版印 刷株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuyuki Okada 5-6-4-303 Konakadai, Inage-ku, Chiba-shi, Chiba (72) Inventor Toshiki Toda 1-5-1, Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan Printing Stock In-house (72) Inventor Torou Iwata 1-5-1 Taito, Taito-ku, Tokyo Toppan Printing Co., Ltd.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 任意の波面を再生するためのホログラム
を作製する方法において、 まず、コンピュータにより、所望の再生波面を形成する
ためのホログラム面上での位相および/または振幅の分
布を計算し、 次に、空間光変調素子により、前記コンピュータで計算
された位相および/または振幅の分布をレーザー光に与
え、 しかる後に、光学系により、前記レーザー光の位相およ
び/または振幅分布における前記レーザー光の入射方向
と直交する方向の倍率を縮小して物体光としてホログラ
ム記録用の感光材料に入射させ、当該感光材料に前記物
体光と可干渉性のある参照光を入射して両者の干渉によ
り所望のホログラムを作製するようにしたことを特徴と
するホログラムの作製方法。
1. A method for producing a hologram for reproducing an arbitrary wavefront, which comprises first calculating a distribution of phase and / or amplitude on a hologram surface for forming a desired reproduced wavefront, Next, the spatial light modulation element gives the laser beam a distribution of the phase and / or amplitude calculated by the computer, and thereafter, an optical system is used to provide the laser beam with a phase and / or amplitude distribution of the phase and / or amplitude of the laser beam. The magnification in the direction orthogonal to the incident direction is reduced and made to enter the photosensitive material for hologram recording as object light, and the reference light having a coherence with the object light is made incident on the photosensitive material to cause a desired interference due to interference between the two. A method for producing a hologram, characterized in that a hologram is produced.
【請求項2】 前記レーザー光の位相および/または振
幅分布を縮小する光学系としては、テレセントリック系
を用いるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の
ホログラムの作製方法。
2. The hologram manufacturing method according to claim 1, wherein a telecentric system is used as an optical system for reducing the phase and / or amplitude distribution of the laser light.
【請求項3】 前記テレセントリック系としては、前記
空間光変調素子と感光材料との間に配置された2つのレ
ンズで構成し、前記空間光変調素子側に配置されたレン
ズの像焦点位置に空間フィルターを配置するようにした
ことを特徴とする請求項2に記載のホログラムの作製方
法。
3. The telecentric system is composed of two lenses arranged between the spatial light modulator and a photosensitive material, and a space is provided at an image focal point of the lens arranged on the spatial light modulator side. The method for producing a hologram according to claim 2, wherein a filter is arranged.
【請求項4】 前記テレセントリック系としては、前記
空間光変調素子と感光材料との間に配置された2つのレ
ンズで構成し、前記参照光を、前記感光材料側に配置さ
れたレンズを介して前記感光材料に入射させるようにし
たことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか
1項に記載のホログラムの作製方法。
4. The telecentric system is composed of two lenses arranged between the spatial light modulator and a photosensitive material, and the reference light is passed through a lens arranged on the photosensitive material side. The hologram manufacturing method according to claim 1, wherein the hologram is made incident on the photosensitive material.
【請求項5】 前記感光材料を、感光材料面内で移動さ
せるようにしたことを特徴とする請求項1ないし請求項
4のいずれか1項に記載のホログラムの作製方法。
5. The method of producing a hologram according to claim 1, wherein the photosensitive material is moved within a surface of the photosensitive material.
【請求項6】 前記空間光変調素子としては、液晶表示
デバイスを用いるようにしたことを特徴とする請求項1
ないし請求項5のいずれか1項に記載のホログラムの作
製方法。
6. A liquid crystal display device is used as the spatial light modulator.
A method for producing a hologram according to claim 5.
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